CN102369139B - 包括设有传感器的连接杆的飞机飞行控制系统 - Google Patents

Abstract

一种控制系统，尤其是，飞机的飞行控制系统，该系统包括带有力传递连接件(3)的连接结构，该连接件包括具有至少一个端部外壳(8)的本体(5)，该外壳可滑动地接纳联接杆(9)，联接杆将连接件联接到连接结构的邻近构件，该外壳通过可弹性变形测试构件(10)关闭，连接杆穿过测试构件(10)，该测试构件具有固定到杆上的内周缘以及固定到形成端部外壳的壁上的外周缘，端部外壳接纳用来感测杆和本体之间相对运动的至少一个传感器(11)。

Description

包括设有传感器的连接杆的飞机飞行控制系统

本发明涉及一种控制系统，例如，用于控制飞机的控制表面的飞机的飞行控制系统。

这种控制系统包括具有布置和连接在一起的各构件的连接结构，这些构件布置和连接成将运动从飞行控制器(例如控制杆)传递到控制表面。举例来说，传递构件之一是用来致动液压动力辅助伺服阀的力传递连接件。连接结构还包括能使力传回的弹簧，返回的力通过控制杆可被飞行员感觉到，且该力与飞行员施加在杆上的力成比例。

已经提出使用电动机来同时作用以既提供配平又代替伺服阀和弹簧。由于消除了伺服阀，则电动机必须提供必要的功率辅助功能。出于这些目的，电动机的控制要求测量由飞行员施加到控制杆的力。

可获得如此测量的一种方法是在传递连接件上安装应变计，以便测量作用在其上的力。然而，为了执行应变计的功能，如此的应变计需要直接黏贴在连接件上，而该种固定方式对于某些应用来说，不够可靠和耐用，尤其是在航空技术中。

还公知在连接件的本体中提供弹性可变形的区域，它们允许连接件本体的两个部分相对于彼此移动，这两个部分与运动探测元件关联。已知装置的结构使得它不能以简单和有效的方式来感测外部应力。

本发明的目的是至少部分地弥补上述缺点。

为此，本发明提供一种控制系统，尤其是，飞机的飞行控制系统，该系统包括带有力传递连接件的连接结构，该连接件包括：本体，该本体具有至少一个端部外壳，该外壳可滑动地接纳联接杆，联接杆将连接件联接到连接结构的邻近构件，该外壳由弹性变形的测试构件关闭，联接杆穿过该测试构件，该测试构件具有固定到杆上的内周缘以及固定到形成端部外壳的壁上的外周缘，端部外壳接纳用来探测杆和本体之间相对运动的至少一个传感器。

测试构件是具有刚度的构件，该刚度能使杆运动(相对于本体)幅度与作用在杆上的力关联。测试构件执行第二功能，使接纳传感器的外壳关闭的功能，由此，限制传感器和周围的湿气或灰尘或其它脏物之间的任何接触，灰尘脏物等积聚起来会导致传感器出故障。

较佳地，连接件具有两个端部外壳，每个端部外壳接纳传感器和联接杆，且每个端部外壳被相应的测试构件关闭。

因此在诸测量元件中提供了冗余度，以限制测量系统完全失效的任何风险。

在特定的实施例中，测试构件包括同轴地定位在外部环内的内部环，两个环通过可弹性变形的环形腹板连接在一起，内部环安装在杆上，外部环安装在外壳的壁内。

因此，测试构件是简单的结构。

较佳地，测试构件包括至少一个刚性环形壁，该环形壁平行于腹板延伸并具有外周缘，该外周缘形成对着外部环和内部环之间相对运动的侧向邻接件，有利的是，测试构件具有延伸在腹板两侧上的两个刚性环形壁。

因此，如果腹板碎裂，则该邻接确保力可继续被传递，由此，通过保持连接结构的连续性，能使连接件执行其功能。

根据该特定特征，外壳壁形成筒的一部分，筒的该部分带有径向间隙地被接纳在形成在本体其中一个端部内的凹腔中，筒的该部分一端在测试构件附近固定到本体上。

通过杆作用在测试构件上的力，通过筒，通过其固定端传递到本体，筒的其余部分未受到该力。其结果，保护传感器免受该力，由此，限制传感器经受的机械应力。与组装和膨胀差异有关的应力也受到限制。

阅读以下对本发明特殊的非限制性实施例的描述，将会明白本发明其它的特征和优点。

参照附图，其中：

图1是根据本发明的控制系统的连接结构的示意图；

图2是本发明连接件的示意的纵向剖视图；以及

图3是图2中区域III的放大图。

参照附图，根据本发明的控制系统包括力连接结构，该连接结构包括通过连接件3连接到电动机2的控制杆1。

电动机2直接地或间接地(例如，通过杆传动)动作，来致动至少一个控制表面23，电动机且连接到控制单元4。控制单元4布置和编程成以某种方式控制电动机2，使电动机提供各种功能：辅助致动控制表面、将力返回到飞行员，以及提供配平来使控制杆的中性位置(即，飞行员不操作控制杆时控制杆所维持的位置)得到调整。杆传动、控制单元4和电动机3本身都是公知的，本文对它们不再作详细描述。

连接件3包括具有两个端部的管形体5，每个端部具有安装在管形体内的相应的筒6。每个筒6由圆筒形壁形成，并具有固定到管形体5的相应端部的边缘的端部7，而筒6的其余部分有径向间隙地被接纳在管形体5内。筒6被固定住，阻止其相对于管形体5轴向地和径向地移动。该种固定可供选择地以做成可释放的，例如，用螺钉固定、楔合、焊接、压接、螺栓固定……。每个筒6形成可接纳联接杆9、测试构件10和传感器11的外壳8。

每个联接杆9可滑动地被接纳在筒6的外壳8内，在该实例中，联接杆9具有配有孔眼的一端和光滑的一端，孔眼用来联接到连接结构的邻近构件，光滑端可滑动地被接纳在形成在筒6端壁12内的导向轴承内。

每个测试构件10包括同轴地定位在外部环14内的内部环13，两个环通过可弹性变形的环形腹板15连接在一起。内部环13固定在联接杆9上，外部环14固定在筒6的端部7内，使得各个测试构件关闭其所安装在其中的筒6的外壳8。内部环和外部环13和14被固定住，使得阻止它们分别相对于联接杆9和筒6作轴向移动。该种固定可供选择地以可释放的方式实现，例如，用螺钉固定、楔合、焊接、压接、螺栓固定……。根据所要求的密封质量，还可首先在内部环和外部环13和14之间，其次在联接杆9和筒6之间分别设置附加的密封装置。

腹板15的尺寸做成能将轴向力从外部环14传递到内部环13，反之亦然，使得给定值的力可在内部环13和外部环14之间引起预定的相对运动。测试构件因此用来在相对运动和引起运动的力之间引入恒定的和预定的呼应。

每个测试构件10还包括两个环形和刚性的侧壁16，它们在腹板15的两侧上平行于腹板延伸，侧壁具有固定在内部环13上的相应的内周缘以及对外部环14相对于内部环13的运动构成侧向邻接的外周缘17。侧壁16的外周缘17位于外部环14的对应侧边上，如果腹板15损坏，那么两个外周缘就可接触。

传感器11是线性可变的差动变换器(LVDT)，它们本身是公知的，每个差动变换器包括固定在联接杆9上的环形磁芯18和固定在筒6上的环形磁芯19。测量绕组20围绕磁芯18延伸，并连接到通向管形体5外面的连接体21，以便通过电导线22连接到控制单元4。

应该观察到，联接杆9和筒6是用相同的材料，或用热膨胀系数相同的材料制成，以避免造成测量失误的任何差异的膨胀。

控制单元4利用由传感器11提供的代表相对运动的信号的方式本身是公知的，这里不再作详细描述。

自然，本发明不局限于所述的实施例，并涵盖了任何落入由权利要求书所定义的本发明范围之内的变体。

连接件可具有仅一个传感器，或可具有两个位于同一端的传感器，或可具有每端一个传感器，或可具有三个或四个以上的传感器。

外壳8可直接形成在管形体5内。

筒6可以其他某些方式固定在管形体5内，例如，沿着其全部长度固定。

可以设想控制系统的其它应用，例如，控制有轮车辆或船只的操纵构件。

Claims (8)

1.一种控制系统，所述系统包括带有力传递连接件（3）的连接结构，其特征在于，所述力传递连接件包括具有至少一个端部外壳（8）的本体（5），所述至少一个端部外壳（8）可滑动地接纳联接杆（9），所述联接杆（9）将所述力传递连接件联接到所述连接结构的邻近构件，所述外壳通过可弹性变形测试构件（10）关闭，所述联接杆穿过所述可弹性变形测试构件（10），所述可弹性变形测试构件（10）具有固定到所述联接杆的内周缘以及固定到形成所述端部外壳的壁的外周缘，并且，所述端部外壳接纳用来感测所述联接杆和所述本体之间相对运动的至少一个传感器（11）。 

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述力传递连接件（3）具有两个端部外壳（8），每个端部外壳（8）接纳传感器（11）和联接杆（9），且每个端部外壳（8）被相应的测试构件（10）关闭。 

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试构件（10）包括同轴地定位在外部环（14）内的内部环（13），所述外部环和内部环通过可弹性变形的环形腹板（15）连接在一起，所述内部环安装在所述联接杆（9）上，所述外部环安装在所述外壳（8）的壁内。 

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述测试构件（10）包括至少一个刚性环形壁（16），所述至少一个刚性环形壁平行于所述环形腹板（15）延伸并具有外周缘，所述外周缘形成对着外部环（14）和内部环（13）之间相对运动的侧向邻接件。 

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述测试构件（10）具有延伸在所述环形腹板（15）两侧上的两个刚性环形壁（16）。 

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述外壳（8）的壁形成筒（6）的一部分，所述筒的所述一部分带有径向间隙地被接纳在形成在所述本体（5）其中一个端部内的凹腔中，所述筒的所述部分一端在所述测试构件（10）附近固定到所述本体上。 

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器（11）包括线性可变的差动变换器，所述线性可变的差动变换器具有固定在所述联接杆（9）上 或固定在所述外壳（8）的壁上的至少一个绕组，以及固定到所述外壳的壁或所述联接杆上的芯。 

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述端部外壳（8）接纳至少两个传感器（11）。 

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